一种风电场代表年风速确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种风电场代表年风速确定方法及系统，包括：获取测风塔的测风年风速和气象站的测风风速，所述气象站的测风风速包括气象站的历史年风速和测风年风速；对测风塔的测风年风速和气象站的测风风速分别进行边缘分布曲线拟合；根据测风塔的测风年风速与气象站的测风风速得到秩相关系数；根据秩相关系数、测风塔的拟合结果和气象站的拟合结果构建测风年连接函数和历史年连接函数，以分别构建测风塔在测风年与代表年的风速分布图；根据测风塔在测风年与代表年的风速差得到风速订正值，以此修订代表年风速。通过分析长期气象站与测风塔的关联性以确定代表年风速，解决气象站与测风塔相关性较差时代表年风速的确定问题。测风塔相关性较差时代表年风速的确定问题。测风塔相关性较差时代表年风速的确定问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场代表年风速确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种风电场代表年风速确定方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]建设风电场最基本的条件是要有能量丰富、风向稳定的风能资源，风电场选址时应尽量选择风能资源丰富的地点。所以对风电场风能资源的评估是整个风电场建设、运行的重要环节。
[0004]在风资源评估中，计算代表年的目的是通过风场附近气象站近多年的年平均风速的变化规律及风场与气象站实测风速相关关系，分析计算出一套能够反映风电场今后若干年运行期间平均水平的代表年的风速系列、计算出风电场今后运行若干年的平均发电量及上网电价，其中风速与风功率密度两个指标是风电场的可行性分析中重要的指标。
[0005]风电场风资源评估一般遵循以下步骤：
[0006](1)在风电场中选取对风电场代表性良好的点设立测风塔；
[0007](2)待测风期满一周年后，核实数据完整率，收集附近气象站同期气象资料及30年以上年平均风速；
[0008](3)将风场短期测风数据订正为代表年风速数据；其方法如下：
[0009]1)作测风塔与对应年份气象站各风向象限风速相关曲线。
[0010]某一风向象限内风速相关曲线的具体做法是：建一直角坐标系，横坐标轴为气象站风速，纵坐标轴为测风塔风速。取测风塔在该象限内的某一风速值(某一风速值在一个风向象限内一般有许多个，分别出现在不同时刻)为纵坐标，找出气象站对应时刻的风速值(这些风速值不一定相同，风向也不一定与风电场测风塔风向相对应)，求其平均值作为横坐标即可定出相关曲线的一个点。对测风塔在该象限内的其余每一个风速重复上述过程，就可得到这一象限内的风速相关曲线。对其余各象限重复上述过程，可获得16个测风塔与气象站的风速相关曲线。
[0011]2)对每个风速相关曲线，在横坐标轴上表明气象站多年年平均风速，以及与测风塔观测同期的气象站的年平均风速，然后在纵坐标轴上找到对应的风电场测风塔的两个风速值，并求出这两个风速值得代数差值(共有16个代数差值)。
[0012]3)测风塔数据的各个风向象限内的每个风速都加上对应的风速代数差值，即可获得订正后的测风塔风速资料。
[0013](4)将订正后的风速资料代入WASP软件中，计算其发电量，从而评估风电场经济效益，核实其可行性。
[0014]上述步骤(3)中的方法适用于绝大多数风电场，但某些风电场距离气象站较远或者受到地形影响，测风塔和气象站数据的相关性并不好，此时则无法应用上述规范中方法
进行订正；另外，若测风年为大风年，采用上述方法进行订正时可能出现风速为负的情况。

技术实现思路

[0015]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种风电场代表年风速确定方法及系统，通过分析长期气象站与测风塔的关联性以确定代表年风速，解决气象站与测风塔相关性较差时代表年风速的确定问题。
[0016]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0017]第一方面，本专利技术提供一种风电场代表年风速确定方法，包括：
[0018]获取测风塔的测风年风速和气象站的测风风速，所述气象站的测风风速包括历史年风速和测风年风速；
[0019]其中，历史年风速为与气象站的多年平均风速相同年份的风速，测风年风速为与测风年同期的风速；
[0020]对测风塔的测风年风速、气象站历史年风速与气象站测风年风速分别进行边缘分布曲线拟合；
[0021]根据测风塔的测风年风速与气象站历史年风速和气象站测风年风速得到秩相关系数；
[0022]根据秩相关系数、测风塔的拟合结果和气象站的拟合结果构建测风年连接函数和历史年连接函数，以分别构建测风塔在测风年与代表年的风速分布图；
[0023]根据测风塔在测风年与代表年的风速差得到风速订正值，以此修订代表年风速。
[0024]作为可选择的实施方式，所述秩相关系数τ为：
[0025][0026]其中，sign()是符号函数，当(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)>0时，sign＝1；(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)<0时，sign＝
‑
1；(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)＝0时，sign＝0；x
i
、x
j
为第i时刻和第j时刻测风塔测风年逐时风速，y
i
、y
j
为第i时刻和第j时刻气象站历史年逐时风速或测风年逐时风速。
[0027]作为可选择的实施方式，构建测风塔和气象站连接函数的过程中，包括：根据秩相关系数τ得到Copula函数的相关性参数θ，具体为：
[0028]作为可选择的实施方式，构建测风塔和气象站连接函数的过程中，包括：根据相关性参数、测风塔测风年风速的边缘分布、气象站测风年风速的边缘分布计算测风年的Copula函数；根据相关性参数、测风塔测风年风速的边缘分布、气象站历史年风速的边缘分布计算历史年的Copula函数。
[0029]作为可选择的实施方式，测风年连接函数和历史年连接函数为：
[0030]C(u1,u2,
…
,u
n
)＝exp(
‑
((
‑
lnu1)
θ
+(
‑
lnu2)
θ
+
…
+(
‑
lnu
n
)
θ
)
1/θ
),θ≥1
[0031]其中，u1为测风塔测风年风速的边缘分布，u2……
u
n
为每个气象站测风年风速或历史年风速的边缘分布，θ为相关性参数。
[0032]作为可选择的实施方式，构建测风塔在代表年与测风年的风速分布图的过程中，包括：根据气象站的历史年风速和测风年风速分别得到气象站的历史年平均风速和测风年平均风速，根据气象站的历史年平均风速采用历史年连接函数构建测风塔在代表年的风速
分布图，根据气象站的测风年平均风速采用测风年连接函数构建测风塔在测风年的风速分布图。
[0033]作为可选择的实施方式，测风塔在测风年的风速分布为：
[0034][0035]其中，u1为测风塔测风年风速的边缘分布，u2……
u
n
为每个气象站测风年风速或历史年风速的边缘分布，U2……
U
n
代表每个气象站历史年平均风速或气象站测风年平均风速的边缘概率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场代表年风速确定方法，其特征在于，包括：获取测风塔的测风年风速和气象站的测风风速，所述气象站的测风风速包括历史年风速和测风年风速；对测风塔的测风年风速、气象站历史年风速与气象站测风年风速分别进行边缘分布曲线拟合；根据测风塔的测风年风速与气象站历史年风速和气象站测风年风速得到秩相关系数；根据秩相关系数、测风塔的拟合结果和气象站的拟合结果构建测风年连接函数和历史年连接函数，以分别构建测风塔在测风年与代表年的风速分布图；根据测风塔在测风年与代表年的风速差得到风速订正值，以此修订代表年风速。2.如权利要求1所述的一种风电场代表年风速确定方法，其特征在于，所述秩相关系数τ为：式中，x
i
、x
j
为第i时刻和第j时刻测风塔测风年逐时风速，y
i
、y
j
为第i时刻和第j时刻气象站历史年逐时风速或测风年逐时风速；sign()是符号函数，当(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)>0时，sign＝1；(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)<0时，sign＝
‑
1；(x
i
‑
x
j
)(y
i
‑
y
j
)＝0时，sign＝0。3.如权利要求1所述的一种风电场代表年风速确定方法，其特征在于，构建测风年连接函数和历史年连接函数的过程中，包括：根据秩相关系数τ得到Copula函数的相关性参数θ，具体为：4.如权利要求3所述的一种风电场代表年风速确定方法，其特征在于，构建测风年连接函数和历史年连接函数的过程中，包括：根据相关性参数、测风塔测风年风速的边缘分布、气象站测风年风速的边缘分布计算测风年的Copula函数；根据相关性参数、测风塔测风年风速的边缘分布、气象站历史年风速的边缘分布计算历史年的Copula函数。5.如权利要求1所述的一种风电场代表年风速确定方法，其特征在于，测风年连接函数和历史年连接函数为：C(u1,u2,
…
,u
n
)＝exp(
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春阳，卢晓东，王起峰，吴勇拓，王勇，李超，戚振亚，刘攀，冯钰栋，王守峰，马惠群，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：